专利名称:单相无调谐表面漏波低插损滤波器的制作方法
本发明属于广义的声表面波技术范围。
通常叉指换能器固有的双向性发射及为了抑制三次行程假讯号对阻抗失配的要求，使表面波滤波器(SAWF)存在一个弱点-插入损耗大。而且叉指电极静态电容的存在，使整个器件的损耗更大，为抵消静态电容的影响必须外加调谐电感，这就几乎失去了表面波滤波器稳定可靠的特点，也限制了表面波滤波器在电子领域中的应用。为降低插损，目前采取的单向换能器结构(群型、三相、四相)在工艺上的困难及复杂的相移网络，使它们几乎无法推广使用。最近出现的无调谐低插损滤波器不但结构复杂，材料选择不当，性能不佳，而且带宽限制在5～6%以下，甚至只能小于1%。由此可见，表面波低损耗滤波器还存在不少问题。
本发明的目的在于能合理选择基片材料及设计结构，使表面波滤波器实现无调谐低插损，并且无需多层制造工艺。开拓表面波滤波器的应用。
本发明的内容是
参考图1，叉指换能器辐射导纳YT＝GT+jBT，外负载导纳YL＝GL+jBL，自由表面的声传播阻抗Zc。y指换能器在中心频率处的工作衰减为
b13＝-10log 1/2 -20log10
(1)
其中
为中心频率处的辐射导。无外调谐时，BL为零，当外负载与换能器辐射阻匹配时，并满足
BL＜＜(GO+GL) (2)
此时公式(1)中仅留下第一部份(换能器的双向性损耗)。我们知道
正比于机电耦合系数K2S，因此为满足公式(1)，我们应选择K2S大的材料。另外，在材料的选择上还得考虑到我们采用了多条耦合反射器，必须满足多条耦合器声能量转移的条件，这就要求声波在开路周期金属条(对称模)与短路周期金属条(反对称模)下传播衰减不大而且相等的条件，否则在一个通道内不可能相消，也就不能实现声能量的转移。为了满足上述两个要求，我们选用40°至65°Y旋转切割，X方向传播的LiNbO3作为滤波器的基片材料。滤波器的结构采用图2所示的双向转移反射结构，它可以由两个转移反射器(21)和两个叉指换能器组成，其中转移反射器可以是窄带型转移反射式多条耦合反射器(NRMSC)，也可以是宽带型转移反射式多条耦合反射器(BRMSC);其中叉指换能器为输入换能器(19)与输出换能器(20)。这样不但可以避免端面反射的严重影响，而且消除了常规滤波器(一发一接式)存在的6dB的双向性损耗。输入、输出换能器还能同时加权，提高了滤波器的性能。转移反射器在这里的作用是将声能量从A通道转移反射至B通道。
滤波器的带宽应当由输入、输出换能器及反射器的带宽所决定。叉指换能器的相对带宽可由指对数决定，因此，反射器带宽的宽窄，直接决定了滤波器的最大带宽，图3所示为NRMSC结构。(22)(23)为悬浮电极，(24)为短路电极由汇流条(25)连接，也可短路接地。它的同步频率的波长示于图3之中，每个电极宽度与间隙可为 1/6 λ。NRMSC可采用每个波长包含三条金属电极的结构(称为三条指结构)也可采用每个波长包含四条金属电极的结构(称为四条指结构)。当A通道入射声波后，在电极上产生了电压，它的相位差如图4所示。BRMSC结构如图5所示，它可以由一个半转移多条耦合器(26)和两个多条耦合反射器(27)组成。滤波器中的转移反射器若选用NRMSC，则可构成窄带型无调谐低插损滤波器，若选用BRMSC则可构成宽带型无调谐低插损滤波器。
本发明的优点与积极效果
通常的表面滤波器的插入损耗大，即使使用了外电感调谐，损耗仍在15dB左右，而本发明的优点是既不需外调谐电路，损耗还能减小至3dB左右。一般表面波低插损滤波器是利用单向叉指换能器制作的，不但需要复杂的外部移相网络，而且要复杂的工艺才能完成，而该工作仅需一般的平面工艺，又无外部移相网络。目前的无调谐低损耗滤波器材料选择不够正确，结构复杂，而不合理，不但相对带宽是窄带型的(小于6%)，而且性能欠佳，本发明在窄带型滤波器中将NRMSC用到了激发表面漏波的材料上，从而得到了性能良好的滤波器。本发明又采用了BRMSC结构，使无调谐低插损滤波器的相对带宽大幅度提高到15%-20%。
具体实施方式 窄带型无调谐低插损滤波器结构采用图2形式，基片材料49°Y-XLiNbO3，输入输出换能器各为30对等指换能器，它们的辐射阻设计成50Ω，转移反射器选用图3所示的NRMSC结构，反射器只需17～20个波长长，得到的频率响应如图6，中心频率fo＝48MHz，△f3dB＝1.25MHz，插入损耗3dB，边辩抑制为23dB。
图1是叉指换能器的等效电路，其中〔11〕是辐射导纳〔12〕是外负载导纳，〔13〕是声传播阻抗。
图2是双向转移反射式无调谐低插损表面波滤波器结构，其中〔19〕是输入叉指换能器，〔20〕是输出叉指换能器，〔21〕是转移反射器。
图3是窄带型转移反射式多条耦合反射器(NRMSC)结构，其中〔22，23〕是悬浮电极，〔24〕是短路电极，〔25〕是汇流条。
图4是窄带型转移反射式多条耦合反射器结构中的相位分配图。
图5是宽带型转移反射式多条耦合反射器(BRMSC)结构，其中〔26〕是半转移多条耦合器，〔27〕是多条耦合反射器。
图6是窄带型无调谐低插损滤波器频率响应图。
补正 85102577
文件名称 页 行 补正前 补正后
说明书 1 17 Y指换能器 叉指换能器
b13＝-10log b13＝-10log
-20log10 -20log10…
漏标注入 补标注入
权利要求
1、一种以LiNbO3为基片材料，采用双向转移反射结构的表面漏波滤波器，本发明的特征是选用40°至65°Y旋转切割，X传播方向的LiNbO3作为基片材料，双向转移反射结构中的转移反射器[21]采用窄带型转移反射式多条耦合反射器或采用宽带型转移反射式多条耦合反射器。
2、根据权利要求
1所述的表面漏波滤波器，其特征是所说的双向转移反射结构是由两个转移反射器和两个叉指换能器组成。
3、根据权利要求
1或2所述的表面漏波滤波器，其特征是所说的窄带型转移反射式多条耦合反射器采用三条指结构。
4、根据权利要求
1或2所述的滤波器，其特征是所说的窄带型转移反射式多条耦合反射器，采用四条指结构。
5、根据权利要求
1所述的滤波器，其特征是所说的宽带型转移反射式多条耦合反射器由一个半转移多条耦合器〔26〕和两个多条耦合反射器〔27〕组成。
专利摘要
本发明是单相无调谐表面漏波低插损滤波器，属声表面波技术。本发明合理地选择了基片的材料，及设计结构，滤波器的相对带宽提高到15％至20％，在无外调谐电路时损耗在3dB左右，且结构简单，可广泛用于电子领域中。本发明的主要技术特征是基片材料选用40°至65°Y旋转切割，X传播方向的LiNbO3。滤波器结构采用由两个转移反射器和两个叉指换能器组成的结构，其中转移反射器可由窄带型或宽带型转移反射式多条耦合反射器组成。
文档编号H03H9/64GK85102577SQ85102577
公开日1986年9月17日 申请日期1985年4月1日
发明者章德, 水永安, 吴文虬 申请人:南京大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan